Transcript SLP2 (blok3) Spracovanie radarovych a letovych dat 2

Systémy zabezpečenia a riadenia
leteckej prevádzky II
Systémy spracovania radarových
a letových dát 2
Ing. Ľubomír FÁBRY, PhD.
Monoimpulzný sekundárny prehľadový radar
MSSR
módmonoimpulznej
S
Použitím
technológie sa v prípade sekundárnych
Mód
S – napodarilo
dopyt odpovedajú
lenalebo
odpovedače
módu
S so známou niektoré
adresou. ich
radarov
odstrániť
aspoň
minimalizovať
Dopytovač
módu
S
môže
pracovať
v
dvoch
režimoch
a
tov voblasti
tzv.
Pri
použití
módu
S musia
byť splnené
podmienky:
Niektoré
nedostatky
klasického
sekundárneho
prehľadového
radaru
sa
Použitím
monoimpulznej
technológie
satieto
dosiahli
určité nazlepšenia
Tento
mód
slúži
na
komunikáciu
s
vybraným
lietadlom
základe
zistenej
nevýhody:
intermóde,
alebo
v móde
sekundárnych
radarov.
Naďalej
však pretrvávajú
problémy
ako
FRUIT,Impulz
garbling,
podarilo
odstrániť
alebo
vyvinutím
monoimpulzného
adresy, je to
selektívny
mód S.
a minimalizovať
používa
sa pre neho
výraz Roll
– Call.
P6
obmedzený
počet
4použiť
096
kódov
preje
mód
A a(MSSR
to,
že
SSR
systém
veľmi
•používa
musia
saprehľadového
rovnaké
pracovné
frekvencie,
t.pre
j. 1predstavuje
030Secondary
MHz
sekundárneho
radaru
– Monopulse
sa
na
prenos
dát,
krátky
56
bitový
a
využíva
sa
sledovanie,
dlhý
•
zvýšila
sa
presnosť
určenia
polohy
cieľa
v
azimute,
ktorá
pri
klasickom
SSR
obmedzený
dátový
prenos.sa dva druhy dopytov, ktoré sa líšia šírkou impulzu
Intermód
používajú
pre
dopyt,
1 aRadar).
090
pre sa
odpoveď
Surveillance
je
112
slúžiMHz
na MSSR
prenos
ďalších
dát. na stotiny stupňa
bola
asibitový
1 – 2 stupne,
pri
zvýšila rádovo
P4:
Periódy
All – Call (neselektívny
– Call použitím
(selektívny
dopyt) sa
Všetky spomínané
problémy je dopyt)
možnéa Roll
eliminovať
sekundárneho
•
dopyt
A/C
– majú
krátky
impulz
P4
–– selektívny).
odpovedá
klasický
pravidelne
striedajú,
čím
je
zabezpečené
ajdo
pravidelné
zisťovanie
nových
byťradary
použitý
monoimpulzný
prehľadový
radarv
Monimpulzné
svoj
pôvod
vo
vojenských
sledovacích
•musí
zavedenie
novších
algoritmov
informácie
prehľadového
radaru
s adresným
dopytovaním
–sekundárny
mód
S (Sspracovania
lietadiel,
ktoré
vstúpili
dopre
krytia
radaru
alezachytení
zároveň
sa
znižuje
zaťaženie
odpovedač
vadresy
móde
A/C,
odpovedač
módu
S neodpovedá
extraktore
umožnilo
riešiť
niektoré
prípady
t. j.automaticky
zistiť
ciele a
Použitím
individuálnej
každé
jedno po
lietadlo
jegarblingu,
možné
vykonávať
selektívne
radaroch
(primárne
radary),
ktoré
cieľa
dekódovať
ichzvolený
odpovede
aj
vtých
ich prekrývania
(degarbling)
odpovedačov
tým
ajtakFRUIT)
lietadiel,
ktorých
adresy
módu
S sú
dopytovanie
a (avyriešiť
problém
spotom
obmedzeným
počtom
kódov
pre mód
•
dopyt
A/C/S
– ajcieľ
impulz
P4
-sledovali.
odpovedá
klasický
dopytovač
módu
Sdlhý
musí
byť
schopný
spolupracovať
ajA.užs
natočili
anténu
na
aprípade
ten
ďalej
Selektívne
amóde
vzájomná
výmena
radarovýchmódu
dát medzi
jednotlivými
zistené.
Predopytovanie
porovnanie,
typická
hodnota
opakovacej
frekvencie
MSSR je
odpovedač
vrokov
A/C
a odpovedač
S vpri
odpovedi
klasickými
odpovedačmi,
ktoré
pracujú
v
móde
A/C
Od sedemdesiatych
sa
monoimpulzná
technológia
začala
používať
•znižujú
znížením
opakovacej
frekvencie
dopytovača
sa vzniku
znížilagarblingu.
úroveň
radarmi
FRUIT, možnosť
preťaženia
odpovedačov
a možnosť
100 – 200
Hz,
použitím
módu
S
sa
zníži
na
40
–
50
Hz.
odošle
svoju
24 rušenia
bitovú adresu.
aj
v sekundárnych
radaroch.
asynchrónneho
(FRUIT) kód,
aatzv.
pravdepodobnosť
Možnosť
prenášať
aj
iné
dáta
ako je identifikácia
letová
hladina je dopytovača
daná preťaženia
definíciou
Každému dopytovaču je pridelený
vlastný
identifikátor
(II
• dopytu
odpovedač
módu
S musí
byť schopný
odpovedať aj na
dopyt
odpovedačov
tvaru
a odpovede
pri Každé
móde
S.lietadlo,
– Interrogator
Identifier).
ktoré vstúpi do oblasti krytia daného
Pre
tento typ dopytu,
ktorý
je neselektívny, sa používa výraz All – Call.
klasického
móde
A/C
dopytovača (M)SSR
dostanevinformáciu
o jeho II kóde a pokiaľ je v tejto oblasti už viac
•
väčšia
presnosť
určenia
polohylietadiel
cieľa vv dosahu
azimute radaru
umožňuje
lepšie
Dopyt
A/C/S
slúži
na
zistenie
všetkých
a
adries
neodpovedá
na Alltrajektórie
– Call dopyt.
vyhladenie
cieľa pri trackingu
tých, ktoré sú vybavené odpovedačom
módu S.
Spracovanie a formát radarovej informácie
Sledovanie ako jednu z domén CNS (Communication, Navigation,
Surveillance) možno po technickej stránke rozdeliť na dve časti:
• senzory (radary),
• systémy spracovania a distribúcie radarových (sledovacích) dát.
Primárne, sekundárne a terciárne spracovanie radarovej informácie
Celý reťazec sledovania (radarový reťazec) možno vo všeobecnosti
znázorniť podľa obrázka.
Reťazec sa skladá zo senzora (radaru), blokov primárneho
(v rámci
scanu), sekundárneho (v rámci viacerých po sebe nasledujúcich
scanoch) a terciárneho (viac radarov) spracovania radarovej informácie a
zobrazovacieho systému. Kompletný radarový reťazec
Primárne
sekundárne sa
spracovanie
informácia
zaoberá
Primárne aspracovanie
vykonáva radarovej
v extraktore,
ktorý jesa súčasťou
V súčasnosti sa najviac používajú dve konfigurácie systémov
informáciami
z jedného
senzoruspracováva
(radaru). Aby
sa zabezpečilo
dostatočné
samotného radaru.
Extraktor
informáciu
o polohe
cieľa v
spracovania radarových dát, a to s alebo bez monoradarového trackera.
pokrytie
riadenej
oblasti
vzdušného
radarovým
signálom
musí
rámci jednej
otáčky
antény
(scanu).priestoru
Výstupom
extraktora
je správa
o
sa
vzhľadom
na fyzikálne
rádiových
vĺn a spôsob ich šírenia
plote
(cieli), ktorá
sa posiela vlastnosti
do ďalšieho
stupňa spracovania.
Ak sú vstupné radarové dáta vo forme plotov, je zrejmé, že RDPS bude s
použiť vyšší počet radarov. Aby bolo možné takto získanú informáciu o
monoradarovým trackerom. Vždy sa používa jeden monoradarový
vzdušnej
situácii
prehľadnesazobraziť,
zavádza
sa terciárne
spracovanie
Sekundárne
spracovanie
vykonáva
v špeciálnom
jednoúčelovom
tracker pre jeden radarový vstup.
radarovej
informácie,
ktoré tracker.
spracováva
radarovú
informáciu
z viacerýcho
počítači, ktorý
sa nazýva
Tracker
spracováva
informáciu
V prípade vstupných radarových dát vo forme trackov sa vykonáva
senzorov.
Tie sú
rozmiestnené
tak,poaby
ich krytia otáčok
prekrývali
polohe cieľa
v rámci
viacerých
sebesanasledujúcich
anténya
priamo multiradarové spracovanie týchto dát.
aby
bola Výstupom
splnená požiadavka
minimálne odvojité
sekundárne
(scanov).
trackera jenainformácia
tracku,
ktorá sa krytie
ďalej
riadenej
oblasti.
spracováva.
Systémy spracovania radarových dát okrem multiradarového trackingu a
Terciárne spracovanie zároveň zvyšuje presnosť zistenia polohy cieľov a
korelácie trackov s letovými plánmi vykonávajú aj prídavné funkcie ako
zabezpečuje
krytie danej
oblasti radaru
aj v prípade
Tracker môžeradarové
byť súčasťou
samotného
a vtedyporuchy
sa do
niektorého
pripojenýchposielajú
radarových
senzorov.
terciárneho zspracovania
správy
o trackoch. Ak tracker nie je
STCA – Short Term Conflict Alert,
Terciárne
spracovanie
v systémoch
súčasťou radaru,
potom sa savykonáva
z radaru
posielajú spracovania
výstupy z
APW – Area Proximity Warning,
radarových
(sledovacích)
dát. ktoré
Tietosasystémy
sa označujú v literatúre aj
extraktora (správy
o plotoch),
ďalej spracovávajú.
MSAW – Minimum Safe Altitude Warning a pod.
RDPS
– Radar
Data Processing
Systems
alebo SDPSradaru
– Surveillance
Data
V prípade
inštalácie
primárneho
a sekundárneho
so spoločnou
Processing
anténovou Systems.
mechanikou (tzv. kolokovaný PSR a SSR) sa väčšinou
používa spoločný extraktor aj tracker.
Schéma terciálneho spracovania
Formáty
radarových dát
Zobrazenie radarovej informácie
Zavedenie počítačov do systémov zobrazenia predstavovalo veľký
Kvôli
štandardizácii
a z kradarov
zjednodušeniu
výmeny
dát medzi
jednotlivými
Ploty
alebo
tracky
sa
do
systémov
spracovania
radarových
dát
skok
v kvalite
a presnosti
zobrazenia
radarovej informácie.
Tento spôsob
Zobrazenie
radarovej
informácie
predstavuje
posledný
stupeň
celého
poskytovateľmi letových prevádzkových služieb bol v rámci organizácie
prenášajú
vovyužíva
forme správy,
ktorá
obsahuje pre
určité
údaje
obezpečnom
cieli,máp
o jehoaa
zobrazenia
grafické
generátory
generovanie
radarového
reťazca.
Zohráva
dôležitú
úlohu
pri
Eurocontrol vytvorený štandardný formát pre kódovanie a distribúciu
polohe
a poskytovaní
môže obsahovať
ešteprevádzkových
niektoré Ako
doplnkové
informácie.
Tieto
samotné
zobrazovanie
zobrazovacie
jednotky
kvalitnom
letových
služieb.
radarových
dát. Tento
formát
sa cieľov.
nazýva ASTERIX
(All purpose Structured
správy
musia
maťInformation
určitú
presnú
formát,
na(napríklad
základe
ktorého
sa
používajú
farebné
monitory
s štruktúru,
vysokým
rozlíšením
2048 x
Eurocontrol
Radar
eXchange).
V ňom
sú radarové
dáta rozdelené
RDPS
dokáže
túto
dešifrovať.
2048
do
256bodov).
kategórií,
čo správu
umožňuje
ľahkú identifikáciu
dát. alebo sa používalo
Podľa
usporiadania
súradnicových
osí existuje,
V
súčasnosti
sa používa
množstvo
formátov radarových dát. Niektoré
niekoľko
hlavných
spôsobov
zobrazenia:
boli
vytvorené
výrobcami
radarov
asúRDPS,
niektoré
boli spracované
a
Formát
ASTERIX
sa používa
v súčasne
prevádzkovanom
RDPsystéme
Jednotlivé
zobrazovacie
zariadenia
pripojené
k systému
spracovania
navrhnuté
ako
štandard.
EUROCAT
2000.
radarových
dátmožný
pomocou
LANurčovať
siete. iba
Po diaľku
tejto cieľa
sieti sa prenášajú k
• jednorozmerné
– umožňovalo
jednotlivým zobrazovacím zariadeniam všetky informácie, ktoré sa majú
ZModerné
tých istých
dôvodov
akoprevádzkuje
ASTERIX
bolo
organizáciou
Eurocontrol
vyvinuté
a je
radary,
ktoré
LPS
SR,
š.
p.,
používajú
dva
formáty
zobraziť,
napr.
multitrack,
letové
plány
a
pod.
•aj dvojrozmerné
– zariadenie
umožňovalo
určovať– dve
súradnice
cieľaConversion and
distribuované
RMCDE
Radar
Message
radarových dát a to AIRCAT 500 a ASTERIX.
Distribution Equipment. RMCDE slúži na prevod radarových dát v rôznych
Analógová
primárna
radarová
informácia
sa určiť
pripája
priamo
do
•formátoch
prehľadové
–
najčastejšie
používané,
umožňuje
dve
súradnice
na
štandardný
ASTERIX.
AIRCAT 500 je formát vytvorený spoločnosťou Thomson - CSF (teraz THALES ATM). Používal sa v
grafického
generátora,
kde
saš. p.pomocou
A/D
prevodníkov
mení
na
cieľa
azimut)
vztiahnuté
voči
vzťažnému
bodu
Zároveň
umožňuje
distribúciu
týchto
dát
pre inéurčitému
RMCDE
dátovýchsieťach
a
systéme (diaľka,
EUROCAT
2000,
ktorý LPS
SR,
prevádzkoval
ako
hlavnýpo
RDP
systém. Naďalej
sa
digitálnu
informáciu
a takLETVIS.
sa zobrazuje na monitore.
používa
v záložnom
systéme
(stanovište
radaru)
pre
RDPS
po
LANRDP
sieti.
Automatické závislé sledovanie
Zvyšovanie hustoty leteckej premávky prináša so sebou množstvo problémov.
V oblasti sledovania je to najmä preťaženie odpovedačov, zvýšený FRUIT a
garbling. K tomu sa ešte pridáva obmedzený počet 4 096 kódov pre mód A a to,
že SSR systém predstavuje veľmi obmedzený dátový prenos, ktorý neumožňuje
prenášať okrem módov A a C žiadne iné užitočné informácie či už v smere zem
– vzduch, vzduch – zem alebo vzduch – vzduch.
Ďalším problémom je letová prevádzka nad oceánmi alebo oblasťami pevniny,
ktoré nie sú pokryté radarovým signálom. V týchto oblastiach je poloha
lietadiel oznamovaná hláseniami posádok. Dlhé časové intervaly medzi
jednotlivými hláseniami vedú z dôvodu bezpečnosti letovej prevádzky k
veľkým rozstupom medzi lietadlami a tým aj k obmedzeniu kapacity tratí,
ktoré vedú ponad takéto oblasti.
Jedným z možných budúcich riešení týchto problémov je použitie
automatického závislého sledovania (ADS – Automatic Dependent
Surveillance). (ADS-B Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, Extended Automatic
Dependent Surveillance )
http://www.sra.com/era/ads-b.php
Automatické závislé sledovanie
Veľkou výhodou ADS oproti radarom je jeho schopnosť prenášať
Automatické
závislé
je sledovanie,
ktorom lietadlo
automaticky
dátovou linkou
aj sledovanie
iné informácie
ako sú pri
informácie
o identifikácii
a
zisťuje a poskytuje dáta odvodené z palubných navigačných systémov vrátane
polohe lietadla.
identifikácie lietadla, štvorrozmernej polohy (poloha v priestore vrátane
časovej informácie) a prídavných dát.
V terminológii ADS sa informácia o polohe lietadla nazýva správa o
polohe
report)
a obsahuje:
ADS je (position
plne závislé
na dátach
a systémoch, ktoré sú k dispozícii na palube
lietadla. V tomto je najvýraznejší rozdiel medzi ADS a konvenčným
• identifikáciu
lietadla radarov.
spôsobom
sledovania pomocou
Pri ADS • je
poloha lietadla
zisťovaná automaticky a výhradne prístrojmi na
trojrozmernú
polohu
palube lietadla. Vo všetkých radarových systémoch je meraná v samotných
senzoroch,
ktoré sú
umiestnené na zemi. Tým ADS zmenilo úlohu pozemných
• časovú
značku
zariadení z meracích (radary merajú presnú diaľku a azimut cieľov) na
komunikačné systémy pre prenos dát.
• indikáciu navigačnej FOM (Figure Of Merit), t. j presnosť
navigačného systému
Základným zdrojom informácie o polohe lietadla je GPS a využíva ho väčšina
implementácií ADS. Napriek tomu sú využívané aj klasické navigačné systémy
• iné
možné
napr. VOR,
DME
a pod.informácie ako track, traťová rýchlosť, vzdušná
rýchlosť a kurz, meteorologická informácia a pod.
Použité
dátové spojenie bod – bod zaručuje prijatie každej správy o
ADS-Contract
Na prenos dát ADS sa využívajú tri možné cesty:
polohe okrem prípadu, keď by prišlo k úplnej strate komunikačného
spojenia,
naajčoako
by však
bol odosielateľ
upozornený.
je známe
adresované
ADS
(ADS-A).
Je založené na dátovom
• satelitná komunikácia
spojení • bod
– bod.
Každá správa o polohe sa posiela z lietadla
VKV (VHF)
komunikácia
Existujú
tri typy
kontraktu: príjemcovi. Prijatie správy o polohe je
jedinému
pozemnému
• MSSR mód S
potvrdzované príjemcom, takže lietadlo má informáciu o jej
•
Pravidelný – lietadlo v pravidelných intervaloch posiela
doručení.
správu o polohe.
Všetky tieto linky sú prepojené so systémom spracovania sledovacích
•
Prijeudalosti
– lietadlo
pošlefunkciou
správu oapolohe
ak jepotvrdený
palubnými
Kontrakt
vyvolaný
pozemnou
musí
byť
dát (SDPS), kde sa ADS dáta vyhodnocujú a zobrazuje sa trajektóriamedzi
letu s
prístrojmi
zaznamenaná
nejaká
zmena
parametrov
letu,
zemou
a
lietadlom.
Umožňuje
pozemnej
funkcii
špecifikovať
aký
druh
ďalšími doplnkovými informáciami.
letovej
hladiny
alebo rýchlosti
dát a v napr.
akomzmena
množstve
budú
dáta doručené
na zem. letu.
Lietadlo môže mať
•
Na požiadanie
– lietadlo
pošle
správu o polohe
na vyžiadanie
vytvorených
súčasne
niekoľko
kontraktov
s
rôznymi
pozemnými
Existujú tri typy ADS a to
pozemnej
funkcie.
funkciami,
ktoré môžu zahŕňať:
ADS-C (ADS-Contract)
ADS-B (ADS-Broadcast)
Lietadlo
môžeTerm
takisto
vysielať
v (STCA),
núdzovom móde. V tomto prípade sa
•
Short
Conflict
Alert
ADS-X (Extendent ADS)
nejedná
o kontrakt aa vysielanie
vyvolané lietadlom.
•
spracovanie
distribúciujesledovacích
dát (SDPD, ARTAS),
•
riadiaceho
a pracovnú
stanicu na
riadiaceho,
Všetky
typy
majú rovnaké
požiadavky
navigačný systém, ale rozlišujú
spracovanie
letových plánov.
sa• používanou
komunikačnou
dátovou linkou.
ADS-Broadcast
Pri ADS-Broadcast (broadcast = rozhlas) lietadlo vysiela správu o polohe
automaticky a tá môže byť prijatá ktorýmkoľvek lietadlom alebo
pozemným prijímačom v dosahu vysielania (preto broadcast).
Prijatie správy o polohe nie je potvrdzované príjemcom a lietadlo
nevie, či správa bola niekým prijatá. Preto sa správy o polohe vysielajú
často a pravidelne, takže strata malého množstva správ o polohe nie je z
prevádzkového hľadiska významná.
Prístroje lietadla, ktoré prijalo správy o polohe od okolitých lietadiel
môžu vytvoriť pre pilotov obraz vzdušnej situácie. To umožňuje pilotom
včas reagovať na novú situáciu. Tento spôsob sledovania vzduch –
vzduch nie je možný pri ADS-C.
Automatické závislé sledovanie a vysielanie ADS-B
To
umožňuje
poskytovateľom
leteckých
navigačných Technology
služieb nasadenie
Extended
Automatic
Dependent
Surveillance
novej
ADS-Xgenerácie, nízkonákladových technológií bez obmedzujúcich
národných a profesných certifikátov do riešení pre modernizovanie
lietadiel. Navyše, ADS-X rieši základné ADS-B výzvové odpovede :
je
potrebnéautomatické
pre nezávislézávislé
zálohovanie
a overovanie
hlásení
Rozšírené
sledovanie
(ADS-X) ADS-B
je sieťovosamostatnej
pozície.
Zahrnutie
schopností
MLATJedotoADS-B,
budektoré
sieť
centralizovaným
riadením
letovej
prevádzky.
riešenie,
overovať
o polohe
reálnom čase (multiúrovňové
bez rozdielu doby
MLAT
kombinujeúdaje
ADS-B
a iné vmnohostranné
- MLAT)
využívajúce
zamerania
technológie triangulačné
do jedného vstupu.
Systém sa aktívne presadzuje vo vývoji
ADS-X, aby vyhovovali dnešnému leteckému parku a plne pokrýval
potreby a zároveň umožňoval rýchlejší, nákladovo-efektívnejší prechod
na implementácie ADS-B. ADS-X integruje MLAT techniky do ADS-B
infraštruktúry, ktoré pomôžu zjednodušiť vybavenie, overovanie a
vysielanie doplnkových údajov spojených s ADS-B. Vzhľadom k tomu,
MLAT technika môže na signály transpondéra v procese Módu A / C / S,
využiť sieť pozemných staníc ku určeniu polohu lietadla, stáva sa
trendom pre nové avionické vybavenie.
Rozšírené automatické závislé sledovanie a technológie ADS-X
Ako
V
rámci
každý
organizácie
systém má
Eurocontrol
aj ADS svoje
savýhody
realizujea projekt
nevýhody:
ARTAS (ATM
Aj
napriek zavádzaniu
si použitie ADS v budúcnosti vyžaduje
suRveillance
Tracker AndADS-X
Server).
technicky
aj finančne náročné úpravy pozemných ako aj palubných
Výhody ADS
systémov.

umožňuje zmenšiť rozstupy medzi lietadlami a zvýšiť počet
ARTAS 1priamych
je tracker,
tratí,
ktorý dokáže spracovať všetky zdroje radarových dát.
Pri
pozemných
systémoch
to servera
predstavuje
nasledovné
kroky:ktoré
Zároveň

umožňuje
vykonáva
ajsledovanie
funkciu
lietadiel
a distribuuje
nad územiami,
radarové
dáta ďalším
nie je
•
inštaláciu
staníc
pre
ADS-B, t. j. antén
užívateľom.
možné pokryťpozemných
radarovým signálom,
pre
(na rozdiel
odrôznych
MSSR mód
budú
statické)
alebo– zem
pozemných
 MódjeSmožný
prenos
dát Szem
– vzduch,
vzduch
a
staníc
VDL
Mód
4 (VDL
– VHF
Digital Link
digitálna
linka),
ARTASpre
vzduch
2–jevzduch,
okrem
toho
schopný
spracovať
dáta=VKV
v Móde
S a dáta
•
komunikačnej
infraštruktúry
pre
ADS-C, forma
t. j.
ADS-C

ainštaláciu
ADS-B
ADS-B.prináša
Ako formát
možnosť
správ
sledovania
sa využíva
vzduch
ASTERIX.
– vzduch.
Je to vlastne
pozemných
satelitných staníc, pozemných ATN (AirTrafficNetwork)
ADS - X
routerov
komunikácie zem –
zem,
Nevýhodya ADS
•
rozšírenie rozšírenia
FDP systémov,
nástrojov technického
pre riadiacich a

nutnosť
palubného
zobrazovacích
jednotiek.
vybavenia lietadiel,

závislosť na jednom hlavnom navigačnom systéme (GPS),

ADS-C závisí kriticky na vlastnostiach použitých dátových sietí.
Máte nejaké otázky ??